CN115315226A - 用于外科机器人装置的热信息传送系统和方法 - Google Patents

Abstract

机器人医疗系统可以包括医疗器械，该医疗器械可以包括被配置成被插入患者体内并且向患者体内的组织施加热量的远侧端部。机器人操纵器可以与医疗器械接合并且被配置成操作医疗器械。系统可以进一步包括被配置成获得医疗器械的一个或多个温度读数的温度传感器。系统还可以包括查看器，该查看器被配置成显示医疗器械的图像和传达指示医疗器械的温度的信息的图像叠层。由图像叠层传达的信息可以基于由温度传感器获得的一个或多个温度读数。

Description

用于外科机器人装置的热信息传送系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月24日提交的美国临时申请62/994178的权益，该美国临时申请据此全文以引用方式并入。

技术领域

本申请涉及机器人医疗系统，并且更具体地涉及被配置用于与机器人医疗系统一起使用的热指示器。

背景技术

医疗规程诸如腹腔镜检查和内窥镜检查可涉及进入患者的内部区域并使患者的内部区域可视化。例如，在腹腔镜检查规程中，医疗器械可通过腹腔镜式入口插入内部区域中。机器人使能的医疗系统可以用于执行此类医疗规程。机器人使能的医疗系统可以包括若干机器人部件，包括例如机器人臂、机器人器械操纵器和机器人医疗器械，诸如可机器人控制的腹腔镜或内窥镜。可以使用用户控制台来控制机器人使能的医疗系统，该用户控制台可以包括一个或多个手动操作输入以及一个或多个脚操作输入。

发明内容

本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，这些创新方面中没有一个独自负责本文所公开的期望属性。

在一个方面，提供了一种机器人医疗系统。该机器人医疗系统可以包括医疗器械，该医疗器械包括被配置成被插入患者体内并且向患者体内的组织施加热量的远侧端部。机器人医疗系统可以进一步包括与医疗器械接合并且被配置成操作医疗器械的机器人操纵器。机器人医疗系统还可以包括被配置成获得医疗器械的一个或多个温度读数的温度传感器。机器人医疗系统可以包括查看器，该查看器被配置成显示医疗器械的图像和传达指示医疗器械的温度的信息的图像叠层。由图像叠层传达的信息可以基于由温度传感器获得的一个或多个温度读数。在一些配置中，图像叠层可以在医疗器械的图像的至少一部分上显示。在一些配置中，图像叠层在图像的医疗器械的至少远侧端部上显示。

在一些配置中，医疗器械进一步包括腕部。图像叠层可以在图像的医疗器械的至少腕部上显示。图像叠层可以在医疗器械的图像的至少一部分周围显示。图像叠层可以在与医疗器械相关联的第二图像叠层周围显示。

第二图像叠层可以传达医疗器械的状态或身份。图像叠层可以包括指示医疗器械的温度的温度计。

图像叠层可以能够显示多种颜色。多种颜色可以包括指示医疗器械被加热的第一颜色和指示医疗器械被冷却的第二颜色。图像叠层可以显示从第一颜色连续转变到第二颜色的多种颜色。图像叠层可以显示第一颜色，直到医疗器械达到温度阈值为止。一旦医疗器械达到温度阈值，图像叠层可以显示第二颜色。在一些配置中，图像叠层可以包括指示医疗器械的温度的数字。图像叠层可以包括直到医疗器械达到温度阈值的时间。

在一些配置中，查看器位于医师控制台上。在一些配置中，查看器位于塔上。在一些配置中，查看器位于医疗器械上。

在一些配置中，信息可以基于对医疗器械的远侧端部的温度的直接测量。在一些配置中，医疗器械可以包括腕部。信息可以基于对医疗器械的腕部的温度的直接测量。图像叠层可以基于医疗器械的已知特性来传达信息，包括击发时间、热衰减常数和外部体温中的一者或多者。在一些配置中，温度传感器位于医疗器械内。

在另一方面，可以提供一种控制机器人医疗器械的方法。该方法可以包括用与机器人医疗器械接合的机器人操纵器操作机器人医疗器械。该方法可以进一步包括测量机器人医疗器械的远侧端部处的温度。该方法可以进一步包括基于所测量的温度限制机器人医疗器械的功能。

在一些配置中，该方法可以进一步包括显示机器人医疗器械的图像和传达关于所测量的温度的信息的图像叠层。可以限制功能直到所测量的温度低于温度阈值。在一些配置中，限制功能可以包括限制机器人医疗器械的速度。在一些配置中，限制功能可以包括防止机器人医疗器械的致动。在一些配置中，该方法可以进一步包括生成视觉警报、听觉警报器或触觉警报中的一者或多者以指示所测量的温度。警报可以指示温度高于温度阈值。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方面，其中类似的标号表示类似的元件。

图1示出了被布置用于诊断性和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人系统的实施方案。

图2描绘了图1的机器人系统的另外方面。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方案。

图4示出了被布置用于血管规程的图1的机器人系统的实施方案。

图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图6提供了图5的机器人系统的另选视图。

图7示出了被构造成收起机器人臂的示例性系统。

图8示出了被配置用于输尿管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图10示出了图5至图9的具有俯仰和倾斜调节的基于台的机器人系统的实施方案。

图11提供了图5至图10的台和基于台的机器人系统的柱之间的接口的详细图示。

图12示出了基于台的机器人系统的另选实施方案。

图13示出了图12的基于台的机器人系统的端视图。

图14示出了其上附接有机器人臂的基于台的机器人系统的端视图。

图15示出了示例性器械驱动器。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。

图18示出了具有基于器械的插入架构的器械。

图19示出了示例性控制器。

图20描绘了根据示例性实施方案的框图，该框图示出了估计图1至图10的机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如图16至图18的器械的位置)的定位系统。

图21A示出了包括一个或多个指示器的机器人系统的第一示例。

图21B示出了包括一个或多个指示器的机器人系统的第二示例。

图22示出了被配置成提供电阻加热的医疗器械的远侧部分的透视图。

图23A、图23B、图24A和图24B示出了包括在医疗器械的远侧部分的表示上方的一个或多个热指示器的查看器的示例。

图25A、图25B、图26A和图26B示出了包括关于医疗器械的热量的一个或多个指示器的查看器的示例。

图27A和图27B示出了包括围绕查看器的周边的一个或多个热指示器的查看器的示例。

图28是描绘用于实施关于机器人医疗系统的热量的指示器的示例方法的流程图。

图29是描绘用于控制机器人医疗器械的示例方法的流程图。

具体实施方式

1.概述。

本公开的各方面可集成到机器人使能的医疗系统中，该机器人使能的医疗系统能够执行多种医疗规程，包括微创规程诸如腹腔镜检查，以及非侵入规程诸如内窥镜检查两者。在内窥镜检查规程中，系统可能能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

除了执行广泛的规程之外，系统可以提供附加的益处，诸如增强的成像和指导以帮助医师。另外，该系统可以为医师提供从人体工程学方位执行规程的能力，而不需要笨拙的臂运动和位置。另外，该系统可以为医师提供以改进的易用性执行规程的能力，使得系统的器械中的一个或多个器械可由单个用户控制。

出于说明的目的，下文将结合附图描述各种实施方案。应当理解，所公开的概念的许多其他具体实施是可能的，并且利用所公开的具体实施可实现各种优点。标题包括在本文中以供参考并且有助于定位各个节段。这些标题并非旨在限制相对于其所述的概念的范围。此类概念可在整个说明书中具有适用性。

A.机器人系统–推车。

机器人使能的医疗系统可以按多种方式配置，这取决于特定规程。图1示出了被布置用于诊断性和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人使能的系统10的实施方案。在支气管镜检查期间，系统10可包括推车11，该推车具有一个或多个机器人臂12，以将医疗器械诸如可操纵内窥镜13(其可以是用于支气管镜检查的规程特定的支气管镜)递送至自然孔口进入点(即，在本示例中定位在台上的患者的口)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，推车11可被定位在患者的上躯干附近，以便提供到进入点的通路。类似地，可以致动机器人臂12以相对于进入点定位支气管镜。当利用胃镜(用于胃肠道(GI)规程的专用内窥镜)执行GI规程时，也可利用图1中的布置。图2更详细地描绘了推车的示例性实施方案。

继续参考图1，一旦推车11被正确定位，机器人臂12就可以机器人地、手动地或以其组合将可操纵内窥镜13插入患者体内。如图所示，可操纵内窥镜13可包括至少两个伸缩部分，诸如内引导件部分和外护套部分，每个部分耦合到来自一组器械驱动器28的单独的器械驱动器，每个器械驱动器耦合到单独的机器人臂的远侧端部。有利于将引导件部分与护套部分同轴对准的器械驱动器28的这种线性布置产生“虚拟轨道”29，该“虚拟轨道”可以通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或位置而在空间中被重新定位。本文所述的虚拟轨道在附图中使用虚线描绘，并且因此虚线未描绘系统的任何物理结构。器械驱动器28沿着虚拟轨道29的平移使内引导件部分相对于外护套部分伸缩，或者使内窥镜13从患者推进或回缩。虚拟轨道29的角度可以基于临床应用或医师偏好来调节、平移和枢转。例如，在支气管镜检查中，如图所示的虚拟轨道29的角度和方位代表了在向医师提供到内窥镜13的通路同时使由内窥镜13弯曲到患者的口中引起的摩擦最小化之间的折衷。

在插入之后，内窥镜13可以使用来自机器人系统的精确命令向下导向患者的气管和肺，直到到达目标目的地或手术部位。为了增强通过患者的肺网络的导航和/或到达期望的目标，内窥镜13可被操纵以从外部护套部分伸缩地延伸内引导件部分，以获得增强的关节运动和更大的弯曲半径。使用单独的器械驱动器28还允许引导件部分和护套部分彼此独立地被驱动。

例如，内窥镜13可被导向以将活检针递送到目标，诸如患者肺内的病变或结节。针可沿工作通道向下部署，该工作通道延伸内窥镜的长度以获得待由病理学家分析的组织样本。根据病理结果，可沿内窥镜的工作通道向下部署附加工具以用于附加活检。在识别出结节是恶性的之后，内窥镜13可以通过内窥镜递送工具以切除潜在的癌组织。在一些情况下，诊断和治疗处理可在单独的规程中递送。在这些情况下，内窥镜13也可用于递送基准以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可在相同的规程期间递送。

系统10还可包括可运动塔30，该可运动塔可经由支撑缆线连接到推车11以向推车11提供控制、电子、流体、光学、传感器和/或电力的支持。将这样的功能放置在塔30中允许可以由操作医师和他/她的工作人员更容易地调节和/或重新定位的更小形状因子的推车11。另外，在推车/台和支撑塔30之间划分功能减少了手术室混乱并且有利于改善临床工作流程。虽然推车11可被定位成靠近患者，但是塔30可以在远程位置中被收起以在规程过程期间不挡道。

为了支持上述机器人系统，塔30可包括基于计算机的控制系统的部件，该基于计算机的控制系统将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质诸如永磁存储驱动器、固态驱动器等内。无论执行是发生在塔30中还是发生在推车11中，这些指令的执行都可以控制整个系统或其子系统。例如，当由计算机系统的处理器执行时，指令可致使机器人系统的部件致动相关托架和臂安装件，致动机器人臂，并且控制医疗器械。例如，响应于接收到控制信号，机器人臂的关节中的马达可将臂定位成特定姿势。

塔30还可包括泵、流量计、阀控制器和/或流体通路，以便向可通过内窥镜13部署的系统提供受控的冲洗和抽吸能力。这些部件也可使用塔30的计算机系统来控制。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的缆线直接递送到内窥镜13。

塔30可包括电压和浪涌保护器，该电压和浪涌保护器被设计成向推车11提供经滤波和保护的电力，从而避免在推车11中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而得到更小、更可运动的推车11。

塔30还可包括用于在整个机器人系统10中部署的传感器的支撑设备。例如，塔30可包括用于在整个机器人系统10中检测、接收和处理从光学传感器或相机接收的数据的光电设备。结合控制系统，此类光电设备可用于生成实时图像，以用于在整个系统中部署的任何数量的控制台中显示(包括在塔30中显示)。类似地，塔30还可包括用于接收和处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。塔30还可用于容纳和定位EM场发生器，以便由医疗器械中或医疗器械上的EM传感器进行检测。

除了系统的其余部分中可用的其他控制台(例如，安装在推车顶部上的控制台)之外，塔30还可包括控制台31。控制台31可包括用于医师操作者的用户界面和显示屏，诸如触摸屏。系统10中的控制台通常设计成提供机器人控制以及规程的术前信息和实时信息两者，诸如内窥镜13的导航和定位信息。当控制台31不是医师可用的唯一控制台时，其可由第二操作者(诸如护士)使用以监测患者的健康状况或生命体征和系统10的操作，以及提供规程特定的数据，诸如导航和定位信息。在其他实施方案中，控制台30被容纳在与塔30分开的主体中。

塔30可通过一个或多个缆线或连接件(未示出)耦合到推车11和内窥镜13。在一些实施方案中，可通过单根缆线向推车11提供来自塔30的支撑功能，从而简化手术室并消除手术室的混乱。在其他实施方案中，特定功能可耦合在单独的布线和连接中。例如，虽然可以通过单个缆线向推车11提供电力，但也可以通过单独的缆线提供对控件、光学器件、流体和/或导航的支持。

图2提供了来自图1所示的基于推车的机器人使能的系统的推车11的实施方案的详细图示。推车11通常包括细长支撑结构14(通常称为“柱”)、推车基部15以及在柱14的顶部处的控制台16。柱14可包括一个或多个托架，诸如用于支持一个或多个机器人臂12(图2中示出三个)的部署的托架17(另选地为“臂支撑件”)。托架17可包括可单独配置的臂安装件，该臂安装件沿垂直轴线旋转以调节机器人臂12的基部，以相对于患者更好地定位。托架17还包括托架接口19，该托架接口允许托架17沿着柱14竖直地平移。

托架接口19通过狭槽诸如狭槽20连接到柱14，该狭槽定位在柱14的相对侧上以引导托架17的竖直平移。狭槽20包括竖直平移接口以将托架17相对于推车基部15定位并保持在各种竖直高度处。托架17的竖直平移允许推车11调节机器人臂12的到达范围以满足各种台高度、患者尺寸和医师偏好。类似地，托架17上的可单独配置的臂安装件允许机器人臂12的机器人臂基部21以多种配置成角度。

在一些实施方案中，狭槽20可补充有狭槽盖，该狭槽盖与狭槽表面齐平且平行，以防止灰尘和流体在托架17竖直平移时进入柱14的内部腔以及竖直平移接口。狭槽盖可通过定位在狭槽20的竖直顶部和底部附近的成对弹簧卷轴部署。盖在卷轴内盘绕，直到在托架17竖直地上下平移时被部署成从盖的盘绕状态延伸和回缩。当托架17朝向卷轴平移时，卷轴的弹簧加载提供了将盖回缩到卷轴中的力，同时在托架17平移远离卷轴时也保持紧密密封。可使用例如托架接口19中的支架将盖连接到托架17，以确保在托架17平移时盖的适当延伸和回缩。

柱14可在内部包括诸如齿轮和马达之类的机构，其被设计成使用竖直对准的导螺杆以响应于响应用户输入(例如，来自控制台16的输入)生成的控制信号来以机械化方式平移托架17。

机器人臂12通常可包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和端部执行器22，该一系列连杆由一系列关节24连接，每个关节包括独立的致动器，每个致动器包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节表示机器人臂12可用的独立自由度。机器人臂12中的每个机器人臂可具有七个接头，并且因此提供七个自由度。多个关节导致多个自由度，从而允许“冗余”的自由度。具有冗余自由度允许机器人臂12使用不同的连接件位置和接头角度将其相应的端部执行器22定位在空间中的特定方位、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和导向医疗器械，同时允许医师使臂关节运动到远离患者的临床有利方位，以产生更大的接近，同时避免臂碰撞。

推车基部15在地板上平衡柱14、托架17和机器人臂12的重量。因此，推车基部15容纳较重的部件，诸如电子器件、马达、电源以及使得推车11能够运动和/或固定的部件。例如，推车基部15包括允许推车11在规程之前容易地围绕房间运动的可滚动的轮形脚轮25。在到达适当方位之后，脚轮25可以使用轮锁固定，以在规程期间将推车11保持在适当方位。

定位在柱14的竖直端部处的控制台16允许用于接收用户输入的用户界面和显示屏(或两用装置，诸如例如触摸屏26)两者向医师用户提供术前和术中数据两者。触摸屏26上的潜在术前数据可以包括从术前计算机化断层摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。显示器上的术中数据可以包括从工具、传感器提供的光学信息和来自传感器的坐标信息以及重要的患者统计，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台16可以被定位和倾斜成允许医师从柱14的与托架17相对的侧面进入控制台16。从该方位，医师可以在从推车11后面操作控制台16的同时观察控制台16、机器人臂12和患者。如图所示，控制台16还包括用以帮助操纵和稳定推车11的柄部27。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的机器人使能的系统10的实施方案。在输尿管镜规程中，推车11可被定位成将输尿管镜32(被设计成横穿患者的尿道和输尿管的规程特定的内窥镜)递送到患者的下腹部区域。在输尿管镜检查中，可以期望输尿管镜32直接与患者的尿道对准以减少该区域中的敏感解剖结构上的摩擦和力。如图所示，推车11可以在台的脚部处对准，以允许机器人臂12定位输尿管镜32，以用于直接线性进入患者的尿道。机器人臂12可从台的脚部沿着虚拟轨道33将输尿管镜32通过尿道直接插入患者的下腹部中。

在插入到尿道中之后，使用与支气管镜检查中类似的控制技术，输尿管镜32可以被导航到膀胱、输尿管和/或肾中以用于诊断和/或治疗应用。例如，可以将输尿管镜32引导到输尿管和肾中以使用沿输尿管镜32的工作通道向下部署的激光或超声碎石装置来打碎积聚的肾结石。在碎石完成之后，可以使用沿输尿管镜32向下部署的篮移除所得的结石碎片。

图4示出了类似地布置用于血管规程的机器人使能的系统10的实施方案。在血管规程中，系统10可被配置成使得推车11可将医疗器械34(诸如可操纵导管)递送至患者的腿部的股动脉中的进入点。股动脉呈现用于导航的较大直径以及到患者的心脏的相对较少的迂回且曲折的路径两者，这简化了导航。如在输尿管镜规程中，推车11可以被定位成朝向患者的腿部和下腹部，以允许机器人臂12提供直接线性进入患者的大腿/髋部区域中的股动脉进入点的虚拟轨道35。在插入到动脉中之后，可通过平移器械驱动器28来导向和插入医疗器械34。另选地，推车可以被定位在患者的上腹部周围，以到达另选的血管进入点，诸如肩部和腕部附近的颈动脉和臂动脉。

B.机器人系统–台。

机器人使能的医疗系统的实施方案还可结合患者的台。结合台通过移除推车减少了手术室内的资本设备的量，这允许更多地接近患者。图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的这样的机器人使能的系统的实施方案。系统36包括用于将平台38(示出为“台”或“床”)支撑在地板上的支撑结构或柱37。与基于推车的系统非常相似，系统36的机器人臂39的端部执行器包括器械驱动器42，其被设计成通过或沿着由器械驱动器42的线性对准形成的虚拟轨道41来操纵细长医疗器械，诸如图5中的支气管镜40。在实践中，用于提供荧光镜成像的C形臂可以通过将发射器和检测器放置在台38周围而定位在患者的上腹部区域上方。

图6提供了用于讨论目的的没有患者和医疗器械的系统36的另选视图。如图所示，柱37可包括在系统36中示出为环形的一个或多个托架43，一个或多个机器人臂39可基于该托架。托架43可以沿着沿柱37的长度延伸的竖直柱接口44平移，以提供不同的有利点，机器人臂39可以从这些有利点被定位以到达患者。托架43可以使用定位在柱37内的机械马达围绕柱37旋转，以允许机器人臂39进入台38的多个侧面，诸如患者的两侧。在具有多个托架的实施方案中，托架可单独地定位在柱上，并且可独立于其他托架平移和/或旋转。虽然托架43不需要环绕柱37或甚至是圆形的，但如图所示的环形形状有利于托架43围绕柱37旋转，同时保持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统36将医疗器械诸如内窥镜和腹腔镜对准到患者上的不同进入点中。在其他实施方案(未示出)中，系统36可包括具有可调式臂支撑件的病人检查台或病床，该可调式臂支撑件呈在病人检查台或病床旁边延伸的杆或导轨的形式。一个或多个机器人臂39(例如，经由具有肘接头的肩部)可附接到可调式臂支撑件，该可调式臂支撑件可被竖直调节。通过提供竖直调节，机器人臂39有利地能够紧凑地存放在病人检查台或病床下方，并且随后在规程期间升高。

机器人臂39可通过包括一系列接头的一组臂安装件45安装在托架43上，该接头可单独地旋转和/或伸缩地延伸以向机器人臂39提供附加的可配置性。另外，臂安装件45可定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装件45可定位在台38的同一侧上(如图6所示)、台38的相对侧上(如图9所示)或台38的相邻侧上(未示出)。

柱37在结构上为台38提供支撑，并且为托架43的竖直平移提供路径。在内部，柱37可配备有用于引导托架的竖直平移的导螺杆，以及用以机械化基于导螺杆的托架43的平移的马达。柱37还可将功率和控制信号传送到托架43和安装在其上的机器人臂39。

台基部46具有与图2所示的推车11中的推车基部15类似的功能，容纳较重的部件以平衡台/床38、柱37、托架43和机器人臂39。台基部46还可结合刚性脚轮以在规程期间提供稳定性。从台基部46的底部部署的脚轮可以在基部46的两侧沿相反方向延伸，并且当系统36需要运动时回缩。

继续参考图6，系统36还可以包括塔(未示出)，该塔使系统36的功能在台与塔之间进行划分以减小台的形状因子和体积。如在先前所公开的实施方案中，塔可以向台提供多种支持功能，诸如处理、计算和控制能力、电力、流体和/或光学以及传感器处理。塔还可以是可运动的，以远离患者定位，从而改善医师的接近并且消除手术室的混乱。另外，将部件放置在塔中允许在台基部46中有更多的储存空间，以用于机器人臂39的潜在收起。塔还可以包括主控制器或控制台，其提供用于用户输入的用户界面(诸如键盘和/或挂件)以及用于术前和术中信息(诸如实时成像、导航和跟踪信息)的显示屏(或触摸屏)两者。在一些实施方案中，塔还可包括用于待用于注气的气罐的夹持器。

在一些实施方案中，台基部可以在不使用时收起和储存机器人臂。图7示出了在基于台的系统的实施方案中收起机器人臂的系统47。在系统47中，托架48可以竖直平移到基部49中以使机器人臂50、臂安装件51和托架48收起在基部49内。基部盖52可以平移和回缩打开以围绕柱53部署托架48、臂安装件51和机器人臂50，并且闭合以收起该托架、臂安装件和机器人臂，以便在不使用时保护它们。基部盖52可以利用膜54沿着其开口的边缘密封，以防止在闭合时灰尘和流体进入。

图8示出了被配置用于输尿管镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。在输尿管镜检查中，台38可以包括用于将患者定位成与柱37和台基部46成偏角的旋转部分55。旋转部分55可以围绕枢转点(例如，位于患者的头部下方)旋转或枢转，以便将旋转部分55的底部部分定位成远离柱37。例如，旋转部分55的枢转允许C形臂(未示出)定位在患者的下腹部上方，而不与台38下方的柱(未示出)竞争空间。通过围绕柱37旋转托架35(未示出)，机器人臂39可以沿着虚拟轨道57将输尿管镜56直接插入患者的腹股沟区域中以到达尿道。在输尿管镜检查中，镫58也可以固定至台38的旋转部分55，以在手术期间支撑患者的腿部的方位，并且允许完全通向患者的腹股沟区域。

在腹腔镜检查规程中，通过患者的腹壁中的一个或多个小切口，可将微创器械插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，微创器械包括用于进入患者内的解剖结构的细长刚性构件，诸如轴。在患者腹腔充气之后，可以引导器械执行外科或医疗任务，诸如抓握、切割、消融、缝合等。在一些实施方案中，器械可以包括镜，诸如腹腔镜。图9示出了被配置用于腹腔镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。如图9所示，系统36的托架43可以被旋转并且竖直调整，以将成对的机器人臂39定位在台38的相对侧上，使得可以使用臂安装件45将器械59定位成穿过患者两侧上的最小切口以到达他/她的腹腔。

为了适应腹腔镜检查规程，机器人使能的台系统还可将平台倾斜到期望的角度。图10示出了具有俯仰或倾斜调整的机器人使能的医疗系统的实施方案。如图10所示，系统36可以适应台38的倾斜，以将台的一部分定位在比另一部分距底板更远的距离处。另外，臂安装件45可以旋转以匹配倾斜，使得机器人臂39与台38保持相同的平面关系。为了适应更陡的角度，柱37还可以包括伸缩部分60，该伸缩部分允许柱37的竖直延伸以防止台38接触地板或与台基部46碰撞。

图11提供了台38与柱37之间的接口的详细图示。俯仰旋转机构61可以被配置成以多个自由度改变台38相对于柱37的俯仰角。俯仰旋转机构61可以通过将正交轴线1、2定位在柱台接口处来实现，每条轴线由单独的马达3、4响应于电俯仰角命令而致动。沿着一个螺钉5的旋转将使得能够在一条轴线1中进行倾斜调整，而沿着另一个螺钉6的旋转将使得能够沿着另一个轴线2进行倾斜调节。在一些实施方案中，可使用球形接头来在多个自由度上改变台38相对于柱37的俯仰角。

例如，当试图将台定位在头低脚高位(即，将患者的下腹部定位在比患者的上腹部距地板更高的方位)以用于下腹部手术时，俯仰调节特别有用。头低脚高位致使患者的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理出腹腔以使微创工具进入并且执行下腹部外科或医疗规程，诸如腹腔镜前列腺切除术。

图12和图13示出了基于台的外科机器人系统100的另选实施方案的等轴视图和端视图。外科机器人系统100包括可被构造成相对于台101支撑一个或多个机器人臂(参见例如图14)的一个或多个可调式臂支撑件105。在例示的实施方案中，示出了单个可调式臂支撑件105，但是附加的臂支撑件可设置在台101的相对侧上。可调式臂支撑件105可被构造，使得其可相对于台101运动，以调节和/或改变可调式臂支撑件105和/或安装到该可调式臂支撑件的任何机器人臂相对于台101的方位。例如，可调式臂支撑件105可相对于台101被调节一个或多个自由度。可调式臂支撑件105为系统100提供高灵活性，包括容易地将一个或多个可调式臂支撑件105和附接到其的任何机器人臂收起在台101下方的能力。可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面下方的方位。在其他实施方案中，可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面上方的方位。

可调式臂支撑件105可提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。在图12和图13的例示实施方案中，臂支撑件105被构造成具有四个自由度，这些自由度在图12中用箭头示出。第一自由度允许在z方向上(“Z提升”)调节可调式臂支撑件105。例如，可调式臂支撑件105可包括托架109，该托架被配置成沿或相对于支撑台101的柱102向上或向下运动。第二自由度可允许可调式臂支撑件105倾斜。例如，可调式臂支撑件105可包括旋转接头，该旋转接头可允许可调式臂支撑件105在头低脚高位与床对准。第三自由度可允许可调式臂支撑件105“向上枢转”，这可用于调节台101的一侧与可调式臂支撑件105之间的距离。第四自由度可允许可调式臂支撑件105沿台的纵向长度平移。

图12和图13中的外科机器人系统100可包括由安装到基部103的柱102支撑的台。基部103和柱102相对于支撑表面支撑台101。地板轴线131和支撑轴线133在图13中示出。

可调式臂支撑件105可安装到柱102。在其他实施方案中，臂支撑件105可安装到台101或基部103。可调式臂支撑件105可包括托架109、杆或导轨连接件111以及杆或导轨107。在一些实施方案中，安装到轨道107的一个或多个机器人臂可相对于彼此平移和运动。

托架109可通过第一接头113附接到柱102，该第一接头允许托架109相对于柱102运动(例如，诸如沿第一轴线或竖直轴线123上下运动)。第一接头113可向可调式臂支撑件105提供第一自由度(“Z提升”)。可调式臂支撑件105可包括第二接头115，该第二接头为可调式臂支撑件105提供第二自由度(倾斜)。可调式臂支撑件105可包括第三接头117，该第三接头可为可调式臂支撑件105提供第三自由度(“向上枢转”)。可提供附加接头119(在图13中示出)，该附加接头机械地约束第三接头117以在导轨连接件111围绕第三轴线127旋转时保持导轨107的取向。可调式臂支撑件105可包括第四接头121，该第四接头可沿第四轴线129为可调式臂支撑件105提供第四自由度(平移)。

图14示出了根据一个实施方案的具有安装在台101的相对侧上的两个可调式臂支撑件105A、105B的外科机器人系统140A的端视图。第一机器人臂142A附接到第一可调式臂支撑件105B的杆或导轨107A。第一机器人臂142A包括附接到导轨107A的基部144A。第一机器人臂142A的远侧端部包括可附接到一个或多个机器人医疗器械或工具的器械驱动机构146A。类似地，第二机器人臂142B包括附接到导轨107B的基部144B。第二机器人臂142B的远侧端部包括器械驱动机构146B。器械驱动机构146B可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。

在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者包括具有七个或更多个自由度的臂。在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者可包括八个自由度，包括插入轴线(包括插入的1个自由度)、腕部(包括腕部俯仰、偏航和滚动的3个自由度)、肘部(包括肘部俯仰的1个自由度)、肩部(包括肩部俯仰和偏航的2个自由度)以及基部144A、144B(包括平移的1个自由度)。在一些实施方案中，插入自由度可由机器人臂142A、142B提供，而在其他实施方案中，器械本身经由基于器械的插入架构提供插入。

C.器械驱动器和接口。

系统的机器人臂的端部执行器可包括：(i)器械驱动器(另选地称为“器械驱动机构”或“器械装置操纵器”)，该器械驱动器结合了用于致动医疗器械的机电装置；以及(ii)可移除或可拆卸的医疗器械，该医疗器械可以没有任何机电部件，诸如马达。该二分法可能是由以下所驱动的：对医疗规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要；以及由于昂贵的资本设备的复杂机械组件和敏感电子器件而不能对昂贵的资本设备进行充分灭菌。因此，医疗器械可以被设计成从器械驱动器(以及因此从系统)拆卸、移除和互换，以便由医师或医师的工作人员单独灭菌或处置。相比之下，器械驱动器不需要被改变或灭菌，并且可以被覆盖以便保护。

图15示出了示例器械驱动器。定位在机器人臂的远侧端部处的器械驱动器62包括一个或多个驱动单元63，该一个或多个驱动单元以平行轴线布置以经由驱动轴64向医疗器械提供受控扭矩。每个驱动单元63包括用于与器械相互作用的单独的驱动轴64，用于将马达轴旋转转换成期望扭矩的齿轮头65，用于生成驱动扭矩的马达66，用以测量马达轴的速度并且向控制电路提供反馈的编码器67，以及用于接收控制信号并且致动驱动单元的控制电路68。每个驱动单元63被独立地控制和机动化，器械驱动器62可向医疗器械提供多个(例如，如图15所示为四个)独立的驱动输出。在操作中，控制电路68将接收控制信号，将马达信号传输至马达66，将由编码器67测量的所得马达速度与期望速度进行比较，并且调制马达信号以生成期望扭矩。

对于需要无菌环境的规程，机器人系统可以结合驱动接口，诸如连接至无菌覆盖件的无菌适配器，其位于器械驱动器与医疗器械之间。无菌适配器的主要目的是将角运动从器械驱动器的驱动轴传递到器械的驱动输入部，同时保持驱动轴与驱动输入部之间的物理分离并且因此保持无菌。因此，示例性无菌适配器可以包括旨在与器械驱动器的驱动轴和器械上的驱动输入部配合的一系列旋转输入部和旋转输出部。连接到无菌适配器的由薄的柔性材料(诸如透明或半透明塑料)组成的无菌覆盖件被设计成覆盖资本设备，诸如器械驱动器、机器人臂和推车(在基于推车的系统中)或台(在基于台的系统中)。覆盖件的使用将允许资本设备被定位在患者附近，同时仍然位于不需要灭菌的区域(即，非无菌区)。在无菌覆盖件的另一侧上，医疗器械可以在需要灭菌的区域(即，无菌区)与患者对接。

D.医疗器械。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例医疗器械。与被设计成与机器人系统一起使用的其他器械类似，医疗器械70包括细长轴71(或细长主体)和器械基部72。由于其用于由医师进行的手动交互的预期设计而也被称为“器械柄部”的器械基部72通常可以包括可旋转驱动输入部73(例如，插座、滑轮或卷轴)，该驱动输入部被设计成与延伸通过机器人臂76的远侧端部处的器械驱动器75上的驱动接口的驱动输出部74配合。当物理连接、闩锁和/或耦合时，器械基部72的配合的驱动输入部73可以与器械驱动器75中的驱动输出部74共享旋转轴线，以允许扭矩从驱动输出部74传递到驱动输入部73。在一些实施方案中，驱动输出部74可以包括花键，其被设计成与驱动输入部73上的插座配合。

细长轴71被设计成通过解剖开口或内腔(例如，如在内窥镜检查中)或通过微创切口(例如，如在腹腔镜检查中)递送。细长轴71可以是柔性的(例如，具有类似于内窥镜的特性)或刚性的(例如，具有类似于腹腔镜的特性)，或者包含柔性部分和刚性部分两者的定制组合。当被设计用于腹腔镜检查时，刚性细长轴的远侧端部可以连接到端部执行器，该端部执行器从由具有至少一个自由度的连接叉形成的接头腕和外科工具或医疗器械(诸如例如，抓握器或剪刀)延伸，当驱动输入部响应于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而旋转时，该外科工具可以基于来自腱的力来致动。当设计用于内窥镜检查时，柔性细长轴的远侧端部可包括可操纵或可控制的弯曲节段，该弯曲节段以基于从器械驱动器75的驱动输出74接收到的扭矩而进行关节运动和弯曲。

使用沿着细长轴71的腱沿着细长轴71传递来自器械驱动器75的扭矩。这些单独的腱(例如，牵拉线)可以单独地锚定至器械柄部72内的单独的驱动输入部73。从柄部72，沿着细长轴71的一个或多个牵拉腔向下引导腱并且将其锚定在细长轴71的远侧部分处，或者锚定在细长轴的远侧部分处的腕部中。在外科手术诸如腹腔镜、内窥镜或混合手术期间，这些腱可以耦合到远侧安装的端部执行器，诸如腕部、抓握器或剪刀。在这样的布置下，施加在驱动输入部73上的扭矩将张力传递到腱，从而引起端部执行器以某种方式致动。在一些实施方案中，在外科手术期间，腱可以致使接头围绕轴线旋转，从而致使端部执行器沿一个方向或另一个方向运动。另选地，腱可以连接到细长轴71的远侧端部处的抓握器的一个或多个钳口，其中来自腱的张力致使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱可以经由粘合剂、控制环或其他机械固定件耦合到沿着细长轴71定位(例如，在远侧端部处)的弯曲或关节运动节段。当固定地附接到弯曲节段的远侧端部时，施加在驱动输入部73上的扭矩将沿腱向下传递，从而引起较软的弯曲节段(有时称为可关节运动节段或区域)弯曲或进行关节运动。沿着不弯曲节段，可以有利的是，使单独的牵拉腔螺旋或盘旋，该牵拉腔沿着内窥镜轴的壁(或在内部)导向单独的腱，以平衡由牵拉线中的张力引起的径向力。为了特定目的，可以改变或设计螺旋的角度和/或它们之间的间隔，其中更紧的螺旋在负载力下表现出较小的轴压缩，而较低的螺旋量在负载力下引起更大的轴压缩，但限制弯曲。在另一种情况下，可以平行于细长轴71的纵向轴线来导向牵拉腔以允许在期望的弯曲或可关节运动节段中进行受控关节运动。

在内窥镜检查中，细长轴71容纳多个部件以辅助机器人规程。轴71可以在轴71的远侧端部处包括用于部署外科工具(或医疗器械)、对手术区域进行冲洗和/或抽吸的工作通道。轴71还可以适应线和/或光纤以向远侧末端处的光学组件/从远侧末端处的光学组件传递信号，该光学组件可以包括光学相机。轴71也可以适应光纤，以将来自位于近侧的光源(诸如，发光二极管)的光载送到轴71的远侧端部。

在器械70的远侧端部处，远侧末端还可以包括用于递送用于诊断和/或治疗的工具、对手术部位进行冲洗和抽吸的工作通道的开口。远侧末端还可以包括用于相机(诸如纤维镜或数码相机)的端口，以捕获内部解剖空间的图像。相关地，远侧末端还可以包括用于光源的端口，该光源用于在使用相机时照亮解剖空间。

在图16的示例中，驱动轴轴线以及因此驱动输入部轴线与细长轴71的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的滚动能力复杂化。在保持驱动输入部73静止的同时沿着其轴线使细长轴71滚动会引起当腱从驱动输入部73延伸出去并且进入细长轴71内的牵拉腔时，腱的不期望的缠结。所得到的这样的腱的缠结可能破坏旨在在内窥镜规程期间预测柔性细长轴71的运动的任何控制算法。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。如图所示，圆形器械驱动器80包括四个驱动单元，其驱动输出81在机器人臂82的端部处平行对准。驱动单元和它们各自的驱动输出81容纳在由组件83内的驱动单元中的一个驱动单元驱动的器械驱动器80的旋转组件83中。响应于由旋转驱动单元提供的扭矩，旋转组件83沿着圆形轴承旋转，该圆形轴承将旋转组件83连接到器械驱动器80的非旋转部分84。可以通过电接触将电力和控制信号从器械驱动器80的非旋转部分84传送至旋转组件83，该电接触可以通过电刷滑环连接(未示出)的旋转来保持。在其他实施方案中，旋转组件83可以响应于集成到不可旋转部分84中的单独的驱动单元，并且因此不平行于其他驱动单元。旋转机构83允许器械驱动器80允许驱动单元及其相应的驱动输出81作为单个单元围绕器械驱动器轴线85旋转。

与先前所公开的实施方案类似，器械86可以包括细长轴部分88和器械基部87(出于讨论的目的，示出为具有透明的外部表层)，该器械基部包括被配置成接收器械驱动器80中的驱动输出部81的多个驱动输入部89(诸如插座、滑轮和卷轴)。与先前公开的实施方案不同，器械轴88从器械基部87的中心延伸，该器械基部的轴线基本上平行于驱动输入部89的轴线，而不是如图16的设计中那样正交。

当耦合到器械驱动器80的旋转组件83时，包括器械基部87和器械轴88的医疗器械86与旋转组件83组合地围绕器械驱动器轴线85旋转。由于器械轴88被定位在器械基部87的中心处，因此当附接时器械轴88与器械驱动器轴线85同轴。因此，旋转组件83的旋转致使器械轴88围绕其自身的纵向轴线旋转。此外，当器械基部87与器械轴88一起旋转时，连接到器械基部87中的驱动输入部89的任何腱在旋转期间都不缠结。因此，驱动输出部81、驱动输入部89和器械轴88的轴线的平行允许轴在不会使任何控制腱缠结的情况下旋转。

图18示出了根据一些实施方案的具有基于器械的插入架构的器械。器械150可耦合到上文所述的器械驱动器中的任一个器械驱动器。器械150包括细长轴152、连接到轴152的端部执行器162和耦合到轴152的柄部170。细长轴152包括管状构件，该管状构件具有近侧部分154和远侧部分156。细长轴152沿着其外表面包括一个或多个通道或凹槽158。凹槽158被配置成接纳通过该凹槽的一根或多根线材或缆线180。因此，一根或多根缆线180沿着细长轴152的外表面延伸。在其他实施方案中，缆线180也可穿过细长轴152。所述一根或多根缆线180的操纵(例如，经由器械驱动器)使得端部执行器162的致动。

器械柄部170(也可称为器械基部)通常可包括附接接口172，该附接接口具有一个或多个机械输入件174，例如插孔、滑轮或卷轴，所述一个或多个机械输入件被设计成与器械驱动器的附接表面上的一个或多个扭矩耦合器往复地配合。

在一些实施方案中，器械150包括使得细长轴152能够相对于柄部170平移的一系列滑轮或缆线。换句话讲，器械150本身包括基于器械的插入架构，该架构适应器械的插入，从而使对机器人臂的依赖最小化以提供器械150的插入。在其他实施方案中，机器人臂可以很大程度上负责器械插入。

E.控制器。

本文所述的机器人系统中的任一个机器人系统可包括用于操纵附接到机器人臂的器械的输入装置或控制器。在一些实施方案中，控制器可与器械(例如，通信地、电子地、电气、无线地和/或机械地)耦合，使得控制器的操纵例如经由主从控制而致使器械对应操纵。

图19是控制器182的实施方案的透视图。在本实施方案中，控制器182包括可具有阻抗和导纳控制两者的混合控制器。在其他实施方案中，控制器182可仅利用阻抗或被动控制。在其他实施方案中，控制器182可仅利用导纳控制。通过作为混合控制器，控制器182有利地在使用时可具有较低的感知惯性。

在例示的实施方案中，控制器182被配置成允许操纵两个医疗器械，并且包括两个柄部184。柄部184中的每个柄部连接到万向支架186。每个万向支架186连接到定位平台188。

如图19所示，每个定位平台188包括通过棱柱接头196耦合到柱194的SCARA臂(选择顺应性装配机器人臂)198。棱柱接头196被配置成沿着柱194(例如，沿着导轨197)平移，以允许柄部184中的每个柄部在z方向上平移，从而提供第一自由度。SCARA臂198被构造成允许柄部184在x-y平面中运动，从而提供两个附加自由度。

在一些实施方案中，一个或多个负荷传感器定位在控制器中。例如，在一些实施方案中，负荷传感器(未示出)定位在万向支架186中的每个万向支架的主体中。通过提供负荷传感器，控制器182的部分能够在导纳控制下操作，从而在使用时有利地减小控制器的感知惯性。在一些实施方案中，定位平台188被配置用于导纳控制，而万向支架186被配置用于阻抗控制。在其他实施方案中，万向支架186被配置用于导纳控制，而定位平台188被配置用于阻抗控制。因此，对于一些实施方案，定位平台188的平移自由度或方位自由度可依赖于导纳控制，而万向支架186的旋转自由度依赖于阻抗控制。

F.导航和控制。

传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光透视(例如，如可以通过C形臂递送的)和其他形式的基于辐射的成像模态，以向操作医师提供腔内指导。相比之下，本公开所设想的机器人系统可以提供基于非辐射的导航和定位装置，以减少医师暴露于辐射并且减少手术室内的设备的量。如本文所用，术语“定位”可以指确定和/或监测对象在参考坐标系中的方位。诸如术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据的技术可以单独地或组合地使用以实现无辐射操作环境。在仍使用基于辐射的成像模态的其他情况下，可以单独地或组合地使用术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据，以改进仅通过基于辐射的成像模态获得的信息。

图20是示出根据示例实施方案的估计机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如器械的位置)的定位系统90的框图。定位系统90可以是被配置成执行一个或多个指令的一组一个或多个计算机装置。计算机装置可以由上文讨论的一个或多个部件中的处理器(或多个处理器)和计算机可读存储器来体现。通过示例而非限制，计算机装置可以位于图1所示的塔30、图1至图4所示的推车11、图5至图14所示的床等中。

如图20所示，定位系统90可包括定位模块95，该定位模块处理输入数据91-94以生成用于医疗器械的远侧末端的位置数据96。位置数据96可以是表示器械的远侧端部相对于参考系的位置和/或取向的数据或逻辑。参考系可以是相对于患者解剖结构或已知对象(诸如EM场发生器)的参考系(参见下文对于EM场发生器的讨论)。

现在更详细地描述各种输入数据91-94。术前标测可以通过使用低剂量CT扫描的集合来完成。术前CT扫描被重建为三维图像，该三维图像被可视化，例如作为患者的内部解剖结构的剖面图的“切片”。当总体上分析时，可以生成用于患者的解剖结构(诸如患者肺网络)的解剖腔、空间和结构的基于图像的模型。可以从CT图像确定和近似诸如中心线几何形状的技术，以形成患者解剖结构的三维体积，其被称为模型数据91(当仅使用术前CT扫描生成时也称为“术前模型数据”)。中心线几何形状的使用在美国专利申请14/523,760中有所讨论，其内容全文并入本文中。网络拓扑模型也可以从CT图像中导出，并且特别适合于支气管镜检查。

在一些实施方案中，器械可以配备有相机以提供视觉数据(或图像数据)92。定位模块95可处理视觉数据92以实现一个或多个基于视觉的(或基于图像的)位置跟踪模块或特征部。例如，术前模型数据91可以与视觉数据92结合使用，以实现对医疗器械(例如，内窥镜或推进通过内窥镜的工作通道的器械)的基于计算机视觉的跟踪。例如，使用术前模型数据91，机器人系统可以基于内窥镜的行进预期路径根据模型生成预期内窥镜图像的库，每个图像连接到模型内的位置。在外科手术进行时，机器人系统可以参考该库，以便将在相机(例如，在内窥镜的远侧端部处的相机)处捕获的实时图像与图像库中的那些图像进行比较，以辅助定位。

其他基于计算机视觉的跟踪技术使用特征跟踪来确定相机的运动，并且因此确定内窥镜的运动。定位模块95的一些特征可以识别术前模型数据91中的与解剖腔对应的圆形几何结构并且跟踪那些几何结构的变化以确定选择了哪个解剖腔，以及跟踪相机的相对旋转和/或平移运动。拓扑图的使用可以进一步增强基于视觉的算法或技术。

光流(另一种基于计算机视觉的技术)可以分析视觉数据92中的视频序列中的图像像素的位移和平移以推断相机运动。光流技术的示例可以包括运动检测、对象分割计算、亮度、运动补偿编码、立体视差测量等。通过多次迭代的多帧比较，可以确定相机(以及因此内窥镜)的运动和位置。

定位模块95可以使用实时EM跟踪来生成内窥镜在全局坐标系中的实时位置，该全局坐标系可以被配准到由术前模型表示的患者的解剖结构。在EM跟踪中，包括嵌入在医疗器械(例如，内窥镜工具)中的一个或多个位置和取向中的一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发射器)可以靠近患者放置，以产生嵌入式传感器可以检测到的低强度磁场。磁场在EM传感器的传感器线圈中感应出小电流，可以对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和角度。这些距离和取向可以在外科手术进行时“配准”到患者解剖结构(例如，术前模型)，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的术前模型中的方位对准的几何变换。一旦配准，医疗器械的一个或多个方位(例如，内窥镜的远侧末端)中的嵌入式EM跟踪器可以提供医疗器械通过患者的解剖结构的进展的实时指示。

机器人命令和运动学数据94也可以由定位模块95使用以提供用于机器人系统的方位数据96。可以在术前校准期间确定从关节运动命令得到的装置俯仰和偏航。在外科手术进行时，这些校准测量可以与已知的插入深度信息结合使用，以估计器械的方位。另选地，这些计算可以结合EM、视觉和/或拓扑建模进行分析，以估计医疗器械在网络内的方位。

如图20所示，定位模块95可使用多个其他输入数据。例如，尽管在图20中未示出，但是利用形状感测纤维的器械可以提供形状数据，定位模块95可以使用该形状数据来确定器械的位置和形状。

定位模块95可以组合地使用输入数据91-94。在一些情况下，这样的组合可以使用概率方法，其中定位模块95向根据输入数据91-94中的每个输入数据确定的位置分配置信度权重。因此，在EM数据可能不可靠(如可能存在EM干扰的情况)的情况下，由EM数据93确定的位置的置信度可能降低，并且定位模块95可能更重地依赖于视觉数据92和/或机器人命令和运动学数据94。

如上所讨论的，本文讨论的机器人系统可以被设计成结合以上技术中的一种或多种技术的组合。位于塔、床和/或推车中的机器人系统的基于计算机的控制系统可以将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质(诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等)内，该计算机程序指令在执行时引起系统接收并且分析传感器数据和用户命令，生成整个系统的控制信号并且显示导航和定位数据，诸如器械在全局坐标系内的方位、解剖图等。

2.机器人医疗装置的指示器

机器人医疗系统，诸如上文参考图1至图20所描述的那些以及其它系统可以包括一个或多个指示器或指示器装置。

例如，机器人医疗系统可以包括一个或多个指示器(诸如视觉、听觉或触觉指示器等)，其可以被配置成将关于系统的信息传送或提供到手术室中的用户或其它医务人员。

此类指示器对于包括多个机器人控制的可移动部件的机器人医疗系统特别有用。特别地，机器人医疗系统可以包括温度变化的医疗器械。指示器可以被配置成提供如下文将描述的各种功能，包括例如提供关于机器人系统和/或其部件的热信息。在一些示例中，也可以传达其它信息，诸如与医疗器械的身份或类型有关的信息或与医疗器械的状态有关的信息。

指示器可以被配置成提供或传送关于系统和/或其部件的热信息。在一些示例中，指示器可以被配置成提供与系统或其部件的温度状态有关的信息。例如，指示器可以传送系统的一个或多个部件处于温度升高。指示器可以用于通知系统附近的用户关于部件的温度，使得用户知道在移动部件之前等待或在向部件递送额外能量之前等待。这可以有利地防止部件与患者、用户或系统的其它部分之间的不可接受的温度下的接触。这可以增加使用这些部件递送热量或能量的安全性。如下文将更详细地描述的，指示器可以有利地以多种方式传送并且定位在机器人系统的各种部件中。

图21A和图21B示出了可以包括一个或多个指示器的机器人系统200的示例。如图21A所示，用户202可以利用机器人系统200或与之进行交互，除了其他之外，该机器人系统可以包括塔控制台204和附接到一个或多个机器人臂(未示出)并由其控制的医疗器械250。如图21B所示，机器人系统200可以包括查看器206和附接到一个或多个机器人臂(未示出)并由其控制的医疗器械250。在一些实施方案中，查看器206可以是外科医生或医师控制台的一部分。在一些实施方案中，查看器206可以是塔。在一些实施方案中，查看器206可以在医疗器械250上或是其一部分。医疗器械250可以包括被配置成被插入患者体内并且向患者体内的组织施加热量的远侧端部。医疗器械250可由机器人操纵器(未示出)控制，该机器人操纵器与医疗器械250接合并且可被配置成操作医疗器械250。系统200在一些方面可以类似于上述系统10、100、140A。例如，参考图1至图4，系统10的一个或多个机器人臂12可以与医疗器械250接合并控制该医疗器械。

机器人系统200可以包括被配置成获得医疗器械250的一个或多个温度读数的温度传感器。温度传感器可以定位在系统200中的各个位置。在一些示例中，温度传感器可以位于医疗器械250内或附近。在一些示例中，温度传感器可以被配置成获得对医疗器械250的远侧端部的温度的直接测量。远侧端部可以包括例如医疗器械250的端部执行器、钳口、腕部和/或轴的一部分中的一个或多个。在医疗器械250包括腕部的示例中，温度测量可以基于对医疗器械250的腕部的温度的直接测量。在一些示例中，温度测量可以基于对医疗器械230的各个部分的温度的直接测量，诸如端部执行器、钳口和/或轴。

来自温度传感器的温度数据可以由机器人系统200的一个或多个部件接收，诸如例如塔控制台204、查看器206和/或与机器人系统200通信的其它系统。例如，塔控制台204或查看器206可以包括被配置成显示一个或多个指示器的屏幕或显示器。一个或多个指示器可以基于由温度传感器获得的一个或多个温度读数来传达与医疗器械250的温度有关的信息。查看器206可位于机器人系统200内的各个位置处。在一些示例中，查看器206可以是屏幕或显示器，其是医师/用户控制台、塔、推车和/或医疗器械250本身的一部分。

如下所述，显示器可以包括对医疗器械250的图像或表示(图形或以其它方式)的渲染。显示器还可以包括在医疗器械250的图像上方的图像叠层。显示器还可以包括图像叠层形式的指示器，该图像叠层传达基于由温度传感器获得的一个或多个温度读数的信息。

医疗器械250可以包括多个医疗器械。例如，医疗器械250可以用于各种手术任务，诸如解剖、切割、结扎和/或密封。医疗器械250可以通过向组织施加热能来执行这些功能。医疗器械250可以包括由电流加热的钳口，并且继而将热能递送到组织。以这种方式起作用的能量装置包括单极电烧灼器械和高级能量器械，诸如血管密封器。这些类型的医疗器械的常见问题是，通常存在与医疗器械的每次击发相关联的冷却周期，因为器械的端部执行器需要在接下来与组织接触之前完全分散所生成的热量。这可能限制可以使用医疗器械的速度或频率，因为用户可能必须在尝试下一次击发之前等待医疗器械冷却。这也可能导致针对患者的严重后果，包括如果医疗器械在器械充分冷却之前被错误移动或无意移动，会导致邻近结构的意外损伤或血管破裂。本文所述的指示器被有利地提供为警告外科医生医疗器械250何时已经充分冷却。

图22示出了能够进行电阻加热的医疗器械250的一个实施方案的远侧部分的顶部透视图。医疗器械250可以包括多功能抓握器和切割器，该多功能抓握器和切割器包括轴252、腕部230以及包括上钳口282和下钳口284的端部执行器。上钳口282和下钳口284中的至少一者包括部分地由含铁材料形成的焊盘(例如，上焊盘286、下焊盘288)，该含铁材料允许产生电阻热。在该示例中，器械250能够仅通过修改上焊盘286和下焊盘288的温度而具有多种功能，包括密封和切割，从而有利地减少对物理切割刀片的需要。在另选的示例中，如果需要，物理切割刀片(未示出)也可设置有上焊盘286和下焊盘288。细长轴252可耦合到器械柄部(未示出)。腕部230可以多个自由度移动。例如，在本示例中，腕部230能够在俯仰和偏航两个移动维度中移动。

端部执行器包括被配置成抓握组织等的上钳口282和下钳口284。上钳口282具有上焊盘286和与上焊盘286相邻的导电线292。同样，下钳口284具有下焊盘288和与下焊盘288相邻的导电线294。在一些示例中，上焊盘286和下焊盘288可完全由含铁材料形成。在其他示例中，上焊盘286和下焊盘288可由至少部分地由含铁材料涂覆的非含铁材料形成。在一些示例中，导电线292、294可形成基本上围绕上焊盘286和下焊盘288的周边延伸的环或线圈。在其他示例中，导电线292、294不呈环或线圈的形式，而是简单地为邻近焊盘286、288延伸的直线、线性、波浪形或之字形线。

电流可从电源(未示出)通过导电线292、294递送，以在上焊盘286和下焊盘288内产生热。电流通过导电线292、294递送，从而经由磁感应在上焊盘286和下焊盘288中产生热。当所描述的器械在端部执行器或钳口处加热时，可以在多个区域中加热医疗器械，包括多自由度腕部230或轴252。有利的是，可经由处理器或控制器监测和调制热，如上所述，从而允许不同的功能，诸如烧灼、止血或切割。本领域技术人员将理解，图22中的器械实施方案仅仅是能够经由电阻加热产生热量的一种类型的器械的一个示例，并且存在其它方式用于器械产生热量，诸如通过电外科手术和激光技术。在一些实施方案中，可以经由谐波振荡或振动在器械上和周围产生热量(例如，围绕附近组织)。在一些实施方案中，谐波器械可以振动，从而使得在器械与相邻组织之间产生摩擦热。

为了避免对患者造成伤害的风险，在再次接合组织之前或者在再次击发医疗器械250之前，应当冷却加热后的医疗器械250。在一些示例中，医疗器械250应冷却到一定温度，诸如大约75、70、65、60、55、50、45、40、35或30摄氏度。在一些示例中，一定温度和/或击发之间的时间可以设置为用于后续激活医疗器械的阈值。

如先前所描述，医疗器械250可以包括温度传感器。可以通过直接测量医疗器械的端部执行器的温度来捕获温度信息。还可以基于输入来确定温度，诸如医疗器械的已知特性，包括例如击发时间、热衰减常数、外部或体内体温或其组合。在一些实施方案中，传感器(例如，红外、CCD、CMOS等)可以耦合到工具中的一个(例如，腹腔镜)。在传感器(例如，红外传感器)附接到腹腔镜的实施方案中，腹腔镜能够感测相机视野内的多个位点的温度。

系统可以使用指示器来告知用户(诸如临床医生)医疗器械何时可用或将可用于安全使用。需注意，虽然可能相对于医疗器械的端部执行器使用和示出了指示器，但也可以相对于可以加热的腕部、轴或器械上的任何其它位置使用和示出指示器。指示器可以包括以各种方式传达，诸如视觉地、听觉地、触觉地或它们的任何组合。在一些示例中，指示器可以视觉上传送并定位在图形用户界面上或器械本身上。指示器的其它位置也是可能的，诸如在患者台或床、推车或一个或多个机器人臂上。

指示器的所示位置作为示例而非限制来提供。此外，并非所有指示器都需要包括在所有实施方案中。例如，在一些实施方案中，可以从查看器300中省略指示器中的一个或多个。在本节段中将参考图23至图27中所示的示例实施方案描述视觉指示器的特征和功能。所示实施方案通过示例和说明的方式提供，而并非旨在进行限制。在考虑本公开时，本领域技术人员将理解，在本公开的范围内的其它配置和实施方案对于具有指示器的系统是可能的。此外，下文将描述被配置成显示用于与机器人医疗系统一起使用的热信息的指示器的若干值得注意的优点。不需要通过每个实施方案提供所有所描述的优点，并且指示器还可以提供本文未描述的优点。

图23A和图23B示出了可以包括一个或多个指示器的查看器300的示例性实施方案。在所示的实施方案中，如将在下文进一步详细解释的，查看器300可以被配置成使用关于医疗器械250的状态(诸如医疗器械250的远侧部分的热量或温度水平)的一个或多个指示器来显示医疗器械250的图像或表示等。在所示实施方案中，医疗器械250的远侧部分包括一对钳口282、284，该对钳口被配置成递送热量和/或一起进行夹持。在所示实施方案中，指示器包括视觉指示器并且获得在医疗器械250的钳口的顶部上的颜色编码图像叠层310的形式。

查看器300可以被配置成允许用户从机器人系统的一个或多个成像装置(例如，相机)查看治疗部位600的图像，以便便于控制系统以执行机器人医疗规程。例如，机器人系统的机器人可控的内窥镜可以包括定位在其远侧尖端处的相机。用户可以从查看器300中的内窥镜的相机查看图像，以便便于控制内窥镜和/或机器人医疗系统的其它部件。作为另一示例，机器人系统可以包括腹腔镜或内窥镜插入患者体内的一个或多个相机。用户可以查看来自插入相机的图像，以便便于控制一个或多个附加的机器人控制的医疗器械，诸如一个或多个附加的腹腔镜插入的医疗器械，诸如医疗器械250、500、550，如图所示。查看器300可以包括用于查看来自一个或多个相机的图像的屏幕。在一些实施方案中，查看器300包括立体照相或立体影像查看器。

继续参考图23A和图23B，示出了查看器300的实施方案，该查看器被配置成在治疗部位600处显示/渲染医疗器械250以及其它工具或器械500、550的至少一部分的图像或表示。查看器300还可以显示例如显示在医疗器械250的图像上方的采用图像叠层310形式的指示器。尽管图23A和图23B的所示示例示出了显示在医疗器械250的钳口282、284的表示上方的图像叠层310，但是图像叠层310可以显示在医疗器械250的表示的其它部分上方，诸如医疗器械250的远侧端部上的任何位置。除此之外或另选地，图像叠层310可以显示在医疗器械250的表示的其它部分上方，诸如腕部230的表示或轴252的表示。

在图23A和图23B中，图像叠层310相对于查看器300的用户被显示为在端部执行器282、284的表示上的阴影区域，其区域可以对应于不同颜色或图案，诸如闪烁。这可以是有利的，因为图像叠层310显示在医疗器械250中所关注的部分的表示上，因为医疗器械250的钳口282、284是医疗器械250中施加热量的部分。这允许由图像叠层310传达的信息直接显示在与其相关的医疗器械的图像或表示上。

图23A示出了第一颜色或图案的第一图像叠层或指示器310a，并且图23B示出了第二颜色或图案的第二图像叠层或指示器310b。在一些示例中，指示器310a、310b的不同颜色或图案对应于医疗器械250的不同温度。例如，第一颜色(例如，绿色)的指示器310a、310b可以指示温度较冷或低于某一温度阈值，而不同于第一颜色的第二颜色(例如，红色)的指示器310a、310b可以指示温度较热或高于某一温度阈值。在一些示例中，闪烁的图案，诸如频率变化，可以指示医疗器械230的温度。在一些示例中，指示器310a、310b的不透明度可以指示医疗器械250的温度。例如，指示器310a、310b的更不透明的颜色可以指示温度较高，而指示器310a、310b的颜色的较低不透明度可以指示温度较低。当温度高于某一阈值时，可以认为温度高。当温度低于某个阈值时，可以认为温度低。阈值可以基于用户输入、用户偏好、患者、规程类型、器械类型、正在由医疗器械执行的功能类型或任何其它数量的因素。

如上所述，系统可以包括一个或多个控制器，该一个或多个控制器被配置成由用户操作以便提供对机器人医疗系统的各个方面或部件的控制。一个或多个控制器可以包括万向节或踏板。上文参照图19已经描述了此类控制器182的示例。在相关方面，控制器中的一个或多个控制器可以被配置成选择性地耦合和控制医疗器械。一个或多个控制器可以被配置成允许用户击发或激活医疗器械的热/加热(例如，烧灼、密封等)特征。控制器可以被配置成执行或激活器械的不同功能(例如，切割、抓握、凝结、密封等)。上文参考说明其一个实施方案的图19描述了控制器182的附加特征和功能。手持式控制器的其它实施方案也是可能的，包括包括键盘、触摸板、按钮、操纵杆、鼠标等的控制器。

如上所述，系统200可以被配置成控制多于一个医疗器械以及每个医疗器械多于一种的模态。例如，如图23A至图23B所示，在治疗部位600处可以存在第一医疗器械250、第二医疗器械500和第三医疗器械550。图23A至图23B还示出了一个菜单或一系列选项卡，每个选项卡与不同的医疗器械或医疗器械的各种模态相关联。每个医疗器械或医疗器械的特定模态可以具有指示医疗器械的状态、类型或身份(例如，“血管密封器”)的选项卡或相关联的图像叠层。例如，图23A至图23B中示出了一系列选项卡，包括与医疗器械250相关联的“血管密封器”选项卡320。

在一些示例中，菜单或一系列选项卡可以是定位在查看器300的患者体内的治疗部位600的图像或表示上的图像叠层。当用户输入(例如，控制器182)选择性地耦合到相关联的医疗器械时，特定医疗器械的相关联图像叠层或标签可以被加粗、突出显示、放大或以其它方式分化。例如，当医疗器械250选择性地耦合到用户输入时，“血管密封器”选项卡320可以被加粗。在一些示例中，与血管密封器相关联的选项卡可以被突出显示、加粗、放大或以其它方式分化以指示容器密封器器械是活动的、致动的、运动的或加热的。在一些示例中，一系列选项卡中的每一个可以是可选择或点击的，其中在选择或点击特定选项卡的情况下，相关联医疗装置可以选择性地耦合到用户输入。菜单或一系列选项卡可以位于查看器300上的任何地方。如图23A至图23B中所示示例所示，菜单或一系列选项卡可以定位在查看器300的底侧上。

在图24A至图24B中，示出了包括医疗器械250的图像的查看器300。图像叠层310可以是在医疗装置250的表示的一部分周围一定阴影区域或轮廓。类似于图23A-图23B，图像叠层310可以具有不同的阴影或图案(如上文所描述)以指示医疗器械250的不同温度。如图24A所示，第一图像叠层310a定位在钳口282、284、腕部230和轴252的表示周围以指示第一温度。类似地，在图24B中，不同颜色或图案的第二图像叠层310b定位在钳口282、284、腕部230和轴252的表示周围，以指示与第一温度不同的第二温度。

在图25A至图25B中，示出了包括医疗器械250的图像或表示的查看器300。图像叠层322可以是与医疗器械250相关联的第二图像叠层320周围的阴影区域或轮廓。在一些示例中，图像叠层322可以定位在与医疗器械250相关联的第二图像叠层320上方。图像叠层322可以定位在相关联的图像叠层320周围或上方，以指示相关联的医疗器械的温度。如图25A所示，第一图像叠层322a部分地定位在相关联图像叠层320的周边周围以指示第一温度。类似地，在图25B中，不同颜色或图案的第二图像叠层322b定位在相关联图像叠层320的周边周围以指示与第一温度不同的第二温度。图像叠层322的此位置可以是有利的，因为第二叠层320可以保持在查看器300上的恒定位置，而不管医疗器械250的位置如何。这可以允许查看器快速确定装置的温度而无需首先定位装置位于查看器300上的位置。这允许由图像叠层322传达的信息在与医疗器械250相关联的其它指示器上传送。

如图26A至图26B所示，文本和颜色或阴影的组合可用于指示医疗器械250的温度。在图26A中，图像叠层322定位在第二图像叠层320的顶部上。图像叠层324a可以被示出为进度条，其中进度条的阴影指示剩余多少冷却时间或医疗器械250的温度有多高。在图26B中，图像叠层324b示出为在进度条中具有较少阴影，指示冷却时间接近完成并且温度几乎被冷却。

在一些示例中，指示器可以与医疗器械无关地显示或传送。在图27A至图27B中，示出了包括医疗器械250的图像350的查看器300。图像叠层340可以是查看器300的周边周围的阴影区域。在一些示例中，图像叠层340可以是查看器300的部分周边(例如，单侧、顶部和底部、侧面)的阴影区域。在一些示例中，如图27A至图27B所示，图像叠层340可以是查看器300的整个周边周围的阴影区域。这种类型的叠层可能是有利的，因为其增加的尺寸可以增加图像叠层340相对于观察屏幕的用户的可见性。这可以允许查看器确定医疗装置250的温度，即使在观察查看器300的其它部分时，诸如在其他医疗装置处。在图27A中，第一图像叠层340a定位在查看器300的整个周边周围以指示医疗器械的第一温度。在图27B中，第二图像叠层340b定位在查看器300的整个周边周围以指示医疗器械的第二温度。

此外，尽管在下面示出的实施方案中的每个实施方案中仅示出了一个指示器，但是其它数量的指示器也是可能的。例如，图23A至图23B中所示的指示器310、图25A至图25B中所示的指示器322或图27A至图27B中所示的指示器340可以同时示出。

此外，尽管在这些图中显示了视觉指示器，但是其它类型的指示器也可以与视觉指示器组合使用或代替视觉指示器使用。例如，听觉指示器可以包括各种音调或音量以指示医疗器械的温度。听觉指示器可以定位在系统中的各种位置中，诸如在塔控制台、头部查看器(2D或3D)、手术室监视器、控制台监视器、触摸屏、塔控制台、用户输入显示器或患者侧接口。

类似地，可以使用触觉指示器，其可以包括不同的振动或阻力模式以指示医疗器械的温度。例如，当医疗器械的温度达到某个阈值时，器械柄部、器械或用户输入(诸如万向节、踏板或控制器，诸如控制器182)可以振动。在另一示例中，用户输入或医疗器械可以提供阻力，直到医疗器械的温度达到某个阈值为止。用户输入还可以包括与医疗器械的热信息有关的指示器。在一些示例中，虽然用户输入被选择性地耦合到被配置成递送热量的医疗器械250，但是用户输入可以被配置成向用户提供触觉指示器以指示医疗器械250处于或高于某一温度。例如，控制器182可以振动或提供触觉模式以指示温度高于或低于阈值。如果温度高于阈值，则用户输入还可以提供触觉阻力，从而防止用户移动所耦合的医疗器械，直到温度低于温度阈值。用户输入可以提供医疗器械250充分冷却以移动或接合组织的触觉反馈。用户输入还可以提供医疗器械准备好或未准备好被击发或加热的触觉反馈。

本文所述的指示器可以被认为是“动态的”，因为在一些示例中，指示器可以基于各种因素而改变，包括例如用户输入、机器人系统的状态、机器人系统的部件的状态(诸如机器人臂的状态、机器人医疗器械的状态等)和/或正在执行的医疗规程的类型，等等。在一些示例中，系统被配置成确定机器人系统的状态并且基于所确定的状态相应地调整动态指示器。在一些示例中，指示器可用于指示医疗器械何时从一个状态变为另一个状态(例如，从第一温度到第二温度或从非操作状态到操作状态)。因此，在某些情况下，查看器300上的指示器可以以一种方式显示，并且在不同情况下，查看器300上的指示器可以以不同的方式显示。例如，当控制器182选择性地耦合到医疗器械时，查看器300上的指示器可以在医疗器械的图像周围显示。相比于通常依赖于用户的专业知识和判断的先前系统，这提供了改进的功能和控制。

在一些示例中，指示器可以是视觉指示器，诸如如上所述的图像叠层。视觉指示器还可以在如本文所述的查看器上(例如，如图23A至图23B、图24A至图24B、图25A至图25B、图26A至图26B或图27A至图27B所示的查看器300)。图像叠层可以定位在医疗器械和/或治疗部位的图像上，该图像可以是实时馈送的或代表性模型或描绘。在一些示例中，指示器可以是可以向用户传达信息的其它类型的视觉指示器(诸如灯、屏幕或其它显示器)。视觉指示器可以是例如采用直接照明、上照明、背光、LED面板、屏幕或其任何组合的形式。在一些实施方案中，视觉指示器可以被配置成改变图案(例如，闪烁或闪光模式)和/或改变强度或亮度。

视觉指示器可以定位在各个地方。在一些示例中，指示器可以显示在查看器上，该查看器可以是用于显示文本、图像或其它符号的显示器或屏幕。所述的查看器可以定位在多个位置上，诸如头部查看器(2D或3D)、手术室监视器、控制台监视器、触摸屏、塔控制台、用户输入显示器或患者侧接口。在一些示例中，视觉指示器可以直接显示在医疗器械250上，诸如通过定位在医疗器械250上或内的灯环。指示器可以直接位于医疗器械250上，诸如医疗器械250的远侧端部、腕部230或轴252。医疗器械250还可以包括被配置成显示文本或其它符号的屏幕。医疗器械250可以包括定位在医疗器械250上的灯。此外，环或灯可以定位在机器人系统中的任何数量的位置中，诸如在用户输入、控制器、机器人臂、器械基部或床轨道上。其它视觉指示器可以包括发光二极管、激光器或可移动彩色标记。例如，医疗器械250可以包括相关联的灯，该相关联的灯可以定位在医疗器械250上的任何位置，诸如腕部230或远侧轴252。相关联的灯可以是定位在医疗器械250的表面上的环形灯或灯。灯的颜色或图案可以指示医疗器械250的温度。在一些示例中，查看器(诸如如图23A至图23B、图24A至图24B、图25A至图25B、图26A至图26B或图27A至图27B所示的查看器300)可以随后显示医疗器械250的包括直接在医疗器械250上的视觉指示器的图像。

此外，尽管在图23A至图23B、图24A至图24B、图25A至图25B、图26A至图26B或图27A至图27B中所示实施方案中的每一个中仅示出了一个查看器300，但是其它数量的查看器也是可能的。指示器可以被配置成基于与所述机器人系统相关的各种因素来更新和显示上下文的信息。不同的阴影或交叉影线已经用于说明可由指示器提供的不同指示器(例如，不同颜色的指示)。

指示器可以以多种方式传达与医疗器械的温度有关的信息。指示器可以能够显示多种颜色或图案。在一些示例中，第一颜色或图案可用于指示医疗器械被加热，并且第二颜色或图案可用于指示医疗器械被冷却。在一些示例中，颜色或图案的不透明度、强度或亮度也可用于指示温度。在一些示例中，指示器可以显示从第一颜色或图案到第二颜色或图案连续转变的多种颜色或图案。在一些示例中，指示器可以显示第一颜色或图案，直到医疗器械达到温度阈值并且第二颜色或图案达到温度阈值。

在一个示例中，指示器可以以一种颜色开始(例如，红色)，然后连续改变颜色，直到达到安全颜色(例如，绿色)为止。在另一示例中，指示器可以以一种颜色开始(例如，红色)，并且然后仅当达到期望温度时才改变为安全颜色(例如，绿色)。另外，可以与可以改变的视觉指示器相邻来添加温度数字(例如，70度)。

在一些示例中，指示器可以包括文本(例如，“冷却”)以指示医疗器械的温度的进展。例如，指示器可以包括温度计以指示医疗器械的温度。指示器还可以包括指示医疗器械的温度的数字。指示器可以包括直到估计医疗器械达到温度阈值的时间。指示器还可以包括自医疗器械已经被击发以提供电阻热以来经过的时间。

另外，虽然传送类型可以是视觉、听觉或触觉，但是也可以组合这些类型的传送。例如，指示器可以从红色到绿色，并且在达到绿色时，向临床医生生成听觉信号或可以在医疗器械或控制器中生成对应的触觉振动。

可以在各个时间传送指示器。在一些示例中，可以始终传送指示器。在一些示例中，当医疗器械与用户输入选择性地接合或耦合时，可以传送指示器。在其它示例中，当医疗器械已被击发或激活以递送热量时，可以传送指示器。当其它器械被激活时，可以传送指示器。当医疗器械的温度高于、低于或处于某个阈值时，可以传送指示器。此阈值可以包括或以其它方式涉及医疗器械准备好激活的阈值温度或者可以是不同的阈值。

可以一起(例如，同时)使用不同类型的指示器。例如，当视觉指示器从一个图案或颜色改变为另一图案或颜色时，它可以伴随有听觉指示器或从第一音调到第二音调的听觉指示器的变化。在一些示例中，可以使用不同类型的视觉指示器，诸如多个图像叠层或图像叠层和灯。

图28示出了用于实施如本文所述的机器人医疗系统上的指示器的示例方法400。方法400在框402处开始，其包括操作机器人医疗器械。如上所述，医疗器械可以与机器人操纵器接合并由机器人操纵器控制。如上所述，医疗器械可以包括远侧端部的钳口，其可以由电流加热以将热能递送到组织。操作机器人医疗器械可以包括将能量递送到治疗部位处的组织。例如，操作者可以控制能量或热递送装置以导航到患者体内的期望目标区域、抓握期望目标区域处的组织，并且激活或击发医疗器械以针对医疗规程(诸如例如，切割或密封)的一个或多个步骤递送能量或热量。

在框404处，方法400包括确定机器人医疗器械的远侧端部处的温度。在一些示例中，机器人医疗器械的远侧端部的温度可以通过温度传感器测量。如本文所述，温度传感器可以放置在系统中的各种位置中，诸如在医疗器械的远侧端部处以直接测量温度。在一些示例中，温度可以直接在医疗器械的钳口、腕部或轴处测量。在一些示例中，温度还可以基于其它变量，诸如医疗器械的已知特性，包括击发时间、热衰减常数或外部或体内体温。在一些示例中，可以将温度与阈值进行比较。例如，阈值可以是医疗器械安全接合组织或再次击发的预定温度。在一些示例中，阈值可以是60摄氏度。在一些示例中，阈值可以是约75、70、65、55、50、45、40、35或30摄氏度。

在框406处，方法400包括生成一个或多个指示器以指示所确定的温度。如上所述，一个或多个指示器可以是视觉的、触觉的或听觉的或它们的任何组合。例如，在一些示例中，指示器可以在视觉上显示在查看器上(例如，如图23A至图23B、图24A至图24B、图25A至图25B、图26A至图26B或图27A至图27B所示)。在一些示例中，一个或多个指示器可以包括传达关于所确定或所测量的温度的信息的图像叠层，该图像叠层可以在医疗器械的图像或表示上显示。指示器可以传达与所测量温度有关的信息，诸如温度值本身、温度是否高于或低于阈值，或者允许医疗器械在准备好激活之前冷却的时间。

图29示出了用于控制机器人医疗器械的示例方法450。方法450在框452处开始，其包括操作机器人医疗器械。机器人医疗器械可以多种不同方式操作，诸如上述那些方式。

在框454处，方法450包括确定在机器人医疗器械的远侧端部处的温度。温度可以以多种不同方式确定，诸如上述那些方式。

在框456处，方法450包括基于来自框454的所确定的温度限制机器人医疗器械的功能。例如，功能性可以是有限的或阻性的。在一些示例中，限制机器人医疗器械的功能可以被认为是触觉反馈。例如，机器人医疗器械可以抵抗移动作为有限功能的形式，这也可以在由用户操作的控制器中导致电阻。在一定时间量之后，可以限制功能，或者直到所确定的温度下降到温度阈值以下。在一些实施方案中，限制机器人医疗器械的功能还可以包括打开或关闭器械，或修改其产生能量的能力。

在一些示例中，可以基于所确定的温度来调整或修改器械的特征。例如，可以基于所确定的温度来减少或修改器械的特征的可用性。这种有限的功能可以是临时的，诸如基于所确定的温度或基于预定的时间量。待限制的功能或特征可以包括机器人医疗器械的速度、方向、移动。在一些示例中，限制功能可以包括防止机器人医疗器械的致动，诸如防止医疗器械的钳口或一部分的移动或防止医疗器械的击发。

在一些示例中，系统的控制器或处理器可以接收包括所确定的机器人医疗器械的远侧端部的温度的信号。然后，控制器或处理器可以确定所确定的温度高于或低于某个阈值。基于该确定，控制器或处理器然后可以生成并发送信号以限制医疗器械的功能。在一些示例中，信号可以被发送到医疗器械以防止医疗器械的移动、致动、热量生成、激活或任何其它特征。在一些示例中，信号可以被发送到用户输入，诸如控制器，以防止用户用用户输入移动、致动或激活医疗器械。在一些示例中，可以将信号发送到用户输入以生成用户输入的触觉电阻。例如，用户输入中的触觉电阻可以防止或抑制用户输入的移动(并且由此防止或抑制医疗器械的移动)。

此外，尽管在不同方法中描述了限制功能和生成指示器，但是这些特征可以同时使用。例如，可以生成呈视觉或听觉警报形式的指示器，同时当温度高于某个阈值时，限制医疗器械的功能。

3.实施系统和术语。

本文公开的具体实施提供了与被配置成提供与机器人医疗系统一起使用的信息的指示器相关联系统、方法和设备。

应当指出的是，如本文所用，术语“耦合(couple)”、“耦合(coupling)”、“耦合(coupled)”或词语耦合的其他变型形式可以指示间接连接或直接连接。例如，如果第一部件“耦合”到第二部件，则第一部件可经由另一个部件间接连接到第二部件或直接连接到第二部件。

引用本文所述的特定计算机实施的过程/功能的任何短语可作为一个或多个指令存储在处理器可读或计算机可读的介质上。术语“计算机可读介质”是指可由计算机或处理器访问的任何可用介质。通过示例而非限制，这样的介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、致密盘只读存储器(CD-ROM)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可以用于存储呈指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。应当指出的是，计算机可读介质可为有形的和非暂态的。如本文所用，术语“代码”可以指可由计算装置或处理器执行的软件、指令、代码或数据。

本文所公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可彼此互换。换句话讲，除非正在描述的方法的正确操作需要步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

如本文所用，术语“多个”表示两个或更多个。例如，多个部件指示两个或更多个部件。术语“确定”涵盖多种动作，并且因此，“确定”可包括计算、运算、处理、导出、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一种数据结构中查找)、查明等。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。另外，“确定”可包括解析、选择、挑选、建立等。

除非另有明确指明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换句话讲，短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。

提供对所公开的具体实施的前述描述以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。对这些具体实施的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他具体实施。例如，应当理解，本领域的普通技术人员将能够采用多个对应的替代和等同的结构细节，诸如紧固、安装、耦合或接合工具部件的等同方式、用于产生特定致动运动的等同机构、以及用于递送电能的等同机构。因此，本发明并非旨在限于本文所示的具体实施，而是被赋予符合本文所公开的原理和新颖特征的最广范围。

Claims (20)

1.一种机器人医疗系统，包括：

医疗器械，所述医疗器械包括被配置成被插入患者体内并且向所述患者体内的组织施加热量的远侧端部；

机器人操纵器，所述机器人操纵器与所述医疗器械接合并且被配置成操作所述医疗器械；

温度传感器，所述温度传感器被配置成获得所述医疗器械的一个或多个温度读数；和

查看器，所述查看器被配置成显示所述医疗器械的图像和传达指示所述医疗器械的温度的信息的图像叠层，

其中由所述图像叠层传达的所述信息基于由所述温度传感器获得的所述一个或多个温度读数。

2.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层在所述医疗器械的所述图像的至少一部分上显示。

3.根据权利要求2所述的机器人医疗系统，其中所述医疗器械进一步包括腕部，并且其中所述图像叠层在所述图像的所述医疗器械的至少所述腕部上显示。

4.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层在与所述医疗器械相关联的第二图像叠层周围显示。

5.根据权利要求4所述的机器人医疗系统，其中所述第二图像叠层传达所述医疗器械的状态或身份。

6.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层包括指示所述医疗器械的温度的温度计。

7.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层能够显示多种颜色。

8.根据权利要求7所述的机器人医疗系统，其中所述多种颜色包括指示所述医疗器械被加热的第一颜色，并且其中所述多种颜色包括指示所述医疗器械被冷却的第二颜色。

9.根据权利要求8所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层显示所述第一颜色直到所述医疗器械达到温度阈值，其中一旦所述医疗器械达到所述温度阈值，所述图像叠层显示所述第二颜色。

10.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层包括指示所述医疗器械的温度的数字。

11.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述信息基于对所述医疗器械的所述远侧端部的温度的直接测量。

12.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述医疗器械进一步包括腕部，并且其中所述信息基于对所述医疗器械的所述腕部的温度的直接测量。

13.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述图像叠层传达基于所述医疗器械的已知特性的信息，包括击发时间、热衰减常数和外部体温中的一者或多者。

14.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中所述温度传感器位于所述医疗器械内。

15.一种控制机器人医疗器械的方法，所述方法包括：

使用与所述机器人医疗器械接合的机器人操纵器操作所述机器人医疗器械；

测量所述机器人医疗器械的远侧端部处的温度；以及

基于所测量的温度来限制所述机器人医疗器械的功能。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括显示所述机器人医疗器械的图像和传达关于所测量的温度的信息的图像叠层。

17.根据权利要求15所述的方法，其中限制所述功能直到所测量的温度低于温度阈值为止。

18.根据权利要求17所述的方法，其中限制所述功能包括限制所述机器人医疗器械的速度。

19.根据权利要求17所述的方法，其中限制所述功能包括防止所述机器人医疗器械的致动。

20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括生成视觉警报、听觉警报或触觉警报中的一者或多者以指示所测量的温度。

Images